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JP2009195025A - Surface permanent magnet type rotating electric machine - Google Patents

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Publication number
JP2009195025A
JP2009195025A JP2008033392A JP2008033392A JP2009195025A JP 2009195025 A JP2009195025 A JP 2009195025A JP 2008033392 A JP2008033392 A JP 2008033392A JP 2008033392 A JP2008033392 A JP 2008033392A JP 2009195025 A JP2009195025 A JP 2009195025A
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JP
Japan
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rotor
stator
permanent magnet
rotor core
rotational speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008033392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Ishihara
考二 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2008033392A priority Critical patent/JP2009195025A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface permanent magnet type rotating electric machine for preventing interference between a protection member for preventing scattering of magnets and a stator when a rotor rotates at high speed without being installed with a redundant air gap between the protection member and the stator when the rotor rotates at low speed. <P>SOLUTION: The rotor 12 is arranged on a rotor core 15 and the outer circumferential surface of the rotor core 15. The rotor includes the protection member 17 for preventing the scattering of magnets mounted so as to cover permanent magnets 16 in each of which the outer circumferential portion of a first edge is located radially outside the outer circumferential portion of a second edge relative to the rotor core 15. The stator 18 is disposed outside the rotor 12. The inner diameter on the first edge side of the permanent magnet 16 is formed larger than the inner diameter on the second edge side of the permanent magnet. The rotor 12 is moved along the axial direction by drive means 21. When the rotor 12 and the stator 18 are relatively displaced, a controller 26 controls the drive means 21 so that a distance between the outer circumferential surface of the permanent magnet 16 and the inner circumferential surface of the stator 18 relative to an increase in a rotational speed increases as the rotational speed of the rotor 12 increases. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面磁石形回転電機に係り、詳しくはロータの表面に永久磁石が設けられるとともに、永久磁石の飛散を防止する磁石飛散防止用の保護部材で永久磁石及びロータの表面が覆われた表面磁石形回転電機に関する。   The present invention relates to a surface magnet type rotary electric machine, and more specifically, a permanent magnet is provided on the surface of a rotor, and the surface of the permanent magnet and the rotor is covered with a protective member for preventing scattering of the permanent magnet. The present invention relates to a surface magnet type rotating electric machine.

永久磁石形回転電機として、ロータ鉄心(ロータコア)の外周面に永久磁石を貼り付けた表面磁石形回転電機がある。表面磁石形回転電機では、ロータコアの表面に磁石が貼り付けられている構造のため、高速回転時に磁石と鉄心との吸引力や磁石と鉄心との間に充填されている接着剤の強度が遠心力による引っ張り力に耐えることができず、磁石が飛散する虞があり、磁石の飛散を防止する対策が必要になる。   As a permanent magnet type rotating electrical machine, there is a surface magnet type rotating electrical machine in which a permanent magnet is attached to the outer peripheral surface of a rotor iron core (rotor core). The surface magnet type rotating electrical machine has a structure in which the magnet is attached to the surface of the rotor core, so that the suction force between the magnet and the iron core during high-speed rotation and the strength of the adhesive filled between the magnet and the iron core are centrifugal. Since the magnet cannot withstand the pulling force due to force, the magnet may be scattered, and measures to prevent the magnet from scattering are necessary.

磁石の飛散防止対策として、一般に非磁性材で形成された保護部材を永久磁石の外周面に設けたり、カーボン繊維等を巻いたりして磁石の飛散を防止している。しかし、磁石がロータコアから剥がれた際、保護部材は自身に作用する遠心力に加えて磁石の遠心力も受けて半径方向に伸びるため、半径方向に伸びたときでもステータに干渉しないよう、予めエアギャップ長を広く確保するか、ステータに干渉しない回転速度に制限する必要がある。   As a measure for preventing the scattering of the magnet, a protective member generally formed of a non-magnetic material is provided on the outer peripheral surface of the permanent magnet, or a carbon fiber or the like is wound to prevent the scattering of the magnet. However, when the magnet is peeled off from the rotor core, the protective member receives the centrifugal force of the magnet in addition to the centrifugal force acting on itself, and extends in the radial direction. It is necessary to secure a wide length or to limit the rotation speed so as not to interfere with the stator.

従来、ロータの遠心力強度、曲げ強度、ねじり強度、曲げ剛性、ねじり剛性の向上を図るため、磁石表面に単繊維を所定の方向に一定張力をかけつつ層状に巻き上げ、マトリックス樹脂によって複合化した構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。単繊維は、図6に示すように、磁石60の表面に、軸線Lと成す角度α1が90度となるフープ巻きと、軸線Lと成す角度α2が15度となるヘリカル巻きで巻き付けられており、ヘリカル巻きにより曲げ剛性が付与され、フープ巻きにより圧縮応力が付与される。   Conventionally, in order to improve the centrifugal force strength, bending strength, torsional strength, bending rigidity, and torsional rigidity of a rotor, a single fiber is wound up in layers in a predetermined direction on a magnet surface and combined with a matrix resin. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 6, the single fiber is wound around the surface of the magnet 60 by a hoop winding with an angle α1 formed with the axis L of 90 degrees and a helical winding with an angle α2 formed with the axis L of 15 degrees. Flexural rigidity is imparted by helical winding, and compressive stress is imparted by hoop winding.

また、回転速度上昇に伴う電圧の上がり過ぎを防止できる立形発電機として、固定子に対する回転子の軸方向位置を移動させて、固定子と回転子間の空隙の磁束密度を変化させ、回転速度上昇時に電圧が上がりすぎないようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2には、図7に示すように、回転界磁形交流発電機において、立軸61に対してその軸方向に摺動可能に回転子62が支持され、キー63によって立軸61と共に回転される。回転子62は軸方向に移動自在になるように構成されている。回転子62は上側端面が下側端面より外径が大きくなるように、外周がテーパ状に形成されており、空隙65は上側では狭く下側では広くなっている。立軸61には回転子62の上方に支持部材66が固定され、回転子62は一対のリンク67を介して支持部材66に連結されている。リンク67の途中には遠心錘68が設けられ、立軸61が回転すると遠心錘68が径方向に拡がろうとする。そして、遠心錘68に加わる遠心力によりリンク67を介して回転子62が上方へ移動する。その結果、高速回転時は低速回転時に比べて空隙65が一様に広くなって、電圧の上がり過ぎを防止することができる。
特開平9−19093号公報 実開昭54−175511号公報
In addition, as a vertical generator that can prevent the voltage from rising too much due to an increase in rotational speed, the axial position of the rotor relative to the stator is moved to change the magnetic flux density in the gap between the stator and the rotor, thereby rotating the rotor. There has been proposed one in which the voltage is not increased too much when the speed is increased (see, for example, Patent Document 2). In Patent Document 2, as shown in FIG. 7, in a rotating field AC generator, a rotor 62 is supported so as to be slidable in the axial direction with respect to a vertical shaft 61, and is rotated together with the vertical shaft 61 by a key 63. The The rotor 62 is configured to be movable in the axial direction. The rotor 62 has an outer periphery that is tapered so that the outer diameter of the upper end surface is larger than that of the lower end surface, and the gap 65 is narrower on the upper side and wider on the lower side. A support member 66 is fixed to the vertical shaft 61 above the rotor 62, and the rotor 62 is connected to the support member 66 through a pair of links 67. A centrifugal weight 68 is provided in the middle of the link 67. When the vertical shaft 61 rotates, the centrifugal weight 68 tends to expand in the radial direction. Then, the rotor 62 moves upward via the link 67 by the centrifugal force applied to the centrifugal weight 68. As a result, the gap 65 is uniformly wider during high-speed rotation than during low-speed rotation, and an excessive voltage rise can be prevented.
JP-A-9-19093 Japanese Utility Model Publication No. 54-175511

特許文献1のように保護部材の繊維をフープ巻きとヘリカル巻で巻き付けることにより、半径方向の引っ張り強度及び軸方向ねじり剛性の改善が可能である。しかし、高速回転時には保護部材の伸びが発生するため、依然として、高速回転時の磁石飛散防止、即ち磁石保護部材の伸びを考慮したエアギャップ長の設計となり、低速回転時には冗長のエアギャップ長となる。エアギャップ長を広く確保することは、エアギャップ中の磁気抵抗を大きくすることと等価であり、トルク低下を引き起こすという問題もある。   By winding the fibers of the protective member by hoop winding and helical winding as in Patent Document 1, it is possible to improve the tensile strength in the radial direction and the axial torsional rigidity. However, since the protective member stretches during high-speed rotation, the design of the air gap length still takes into account the prevention of magnet scattering during high-speed rotation, that is, considering the elongation of the magnet protective member, and the redundant air gap length during low-speed rotation. . Ensuring a wide air gap length is equivalent to increasing the magnetic resistance in the air gap and also causes a problem of torque reduction.

また、特許文献2は発電機において、回転子62の高速回転時に発電電圧が上昇し過ぎないように、遠心錘68に作用する遠心力により回転子62を自動的に軸方向に移動させるようにしている。しかし、特許文献2では表面磁石形回転電機における磁石の飛散防止のために設ける保護部材や、保護部材が回転子の高速回転に伴って径方向に伸びた場合における固定子(ステータ)との干渉を抑制することに関しては、何ら触れられていない。   Further, in Patent Document 2, in the generator, the rotor 62 is automatically moved in the axial direction by the centrifugal force acting on the centrifugal weight 68 so that the generated voltage does not increase excessively when the rotor 62 rotates at high speed. ing. However, in Patent Document 2, there is a protection member provided to prevent scattering of the magnet in the surface magnet type rotating electric machine, and interference with the stator (stator) when the protection member extends in the radial direction as the rotor rotates at high speed. There is no mention of restraining it.

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロータ(回転子)の低速回転時において保護部材とステータとの間に冗長なエアギャップを設けずに、高速回転時における磁石の飛散防止用の保護部材と、ステータ(固定子)との干渉を防止することができる表面磁石形回転電機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide high-speed rotation without providing a redundant air gap between the protective member and the stator during low-speed rotation of the rotor (rotor). It is an object of the present invention to provide a surface magnet type rotating electrical machine that can prevent interference between a protective member for preventing scattering of a magnet and a stator (stator).

前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ロータコア及び前記ロータコアの外周面に配置されるとともに第1端部の外周部が第2端部の外周部よりも前記ロータコアに関する径方向外側に位置した永久磁石を覆うように設けられた磁石飛散防止用の保護部材を有するロータと、前記ロータの外側に配置され、前記永久磁石の第1端部側の内径が前記永久磁石の第2端部側の内径より大きく形成されたステータとを備えている。また、前記ロータが前記ロータの軸方向に沿って前記ステータに対して相対移動するように前記ロータ及び前記ステータの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段と、前記駆動手段により前記ロータと前記ステータを相対移動させる際に、少なくとも一部の回転数の範囲では前記ロータの回転速度が大きい程、回転数上昇分に対する前記永久磁石の外周面と、前記ステータの内周面との距離の増大分が大きくなるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is arranged on the outer surface of the rotor core and the rotor core, and the outer peripheral portion of the first end portion has a diameter related to the rotor core rather than the outer peripheral portion of the second end portion. A rotor having a protective member for preventing scattering of magnets provided so as to cover the permanent magnet located on the outer side in the direction, and an inner diameter on the first end portion side of the permanent magnet, which is disposed outside the rotor. And a stator formed larger than the inner diameter on the second end side. Further, driving means for driving at least one of the rotor and the stator so that the rotor moves relative to the stator along the axial direction of the rotor, and the rotor and the stator are driven by the driving means. When the relative movement is performed, the increase in the distance between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator with respect to the increase in the number of rotations increases as the rotation speed of the rotor increases in at least a part of the rotation speed range. Control means for controlling the drive means so as to increase.

この発明では、ロータコアの外周面に配置された永久磁石は第1端部の外周部が第2端部の外周部よりもロータコアの径方向外側に位置するように形成されているため、ロータ
をロータの軸方向に沿ってステータに対して相対移動させることにより、保護部材とステータとのギャップが変更される。そして、ロータがステータに対して軸方向に相対移動される際、少なくとも一部の移動範囲では、ロータの回転速度が大きい程、ロータコアの外周面と、ステータの内周面との距離が大きくなるように移動される。したがって、ロータ(回転子)の低速回転時において保護部材とステータとの間に冗長なエアギャップを設けずに、高速回転時における磁石の飛散防止用の保護部材と、ステータ(固定子)との干渉を防止することができる。
In the present invention, the permanent magnet disposed on the outer peripheral surface of the rotor core is formed so that the outer peripheral portion of the first end portion is located on the radially outer side of the rotor core with respect to the outer peripheral portion of the second end portion. By moving relative to the stator along the axial direction of the rotor, the gap between the protective member and the stator is changed. When the rotor is moved relative to the stator in the axial direction, the distance between the outer peripheral surface of the rotor core and the inner peripheral surface of the stator increases as the rotational speed of the rotor increases in at least a part of the moving range. To be moved. Therefore, without providing a redundant air gap between the protective member and the stator when the rotor (rotor) rotates at a low speed, the protection member for preventing scattering of the magnet at the high speed rotation and the stator (stator) Interference can be prevented.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記永久磁石は、前記ロータの中心軸を含む平面と前記永久磁石の外周面との交線が直線となる形状に形成されている。したがって、この発明では、保護部材が繊維を巻き付けて構成される場合、前記交線が内側に凸の曲線となる形状の場合に比べて繊維を巻き付け易くなる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the permanent magnet is formed in a shape in which a line of intersection between a plane including the central axis of the rotor and the outer peripheral surface of the permanent magnet is a straight line. ing. Therefore, in this invention, when the protective member is configured by winding fibers, it becomes easier to wind the fibers than in the case where the intersecting line has a curved shape that protrudes inward.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記永久磁石は、前記ロータの中心軸を含む平面と前記永久磁石の外周面との交線が内側に凸の曲線となる形状に形成されている。したがって、この発明では、中心軸を含む平面と外周面との交線が直線となる形状に形成された場合に比べて、保護部材がステータと干渉しないように設けるギャップの大きさを小さくすることができる。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the permanent magnet has a curved line with an inward convex line between a plane including the central axis of the rotor and the outer peripheral surface of the permanent magnet. It is formed into a shape. Therefore, in the present invention, the size of the gap provided so that the protective member does not interfere with the stator is reduced as compared with the case where the line of intersection between the plane including the central axis and the outer peripheral surface is a straight line. Can do.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記ロータと前記ステータが相対移動する際に、前記ロータの回転速度が大きい程、回転数上昇分に対する前記永久磁石の外周面と、前記ステータの内周面との距離の増大分が大きくなるように前記駆動手段を制御する。この発明でも、ロータの低速回転時において保護部材とステータとの間に冗長なエアギャップを設けずに、高速回転時における磁石の飛散防止用の保護部材と、ステータとの干渉を防止することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the control means is configured such that when the rotor and the stator move relative to each other, a rotational speed of the rotor is increased. The drive means is controlled so that the increase in the distance between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator increases as the rotational speed increases. Even in this invention, it is possible to prevent interference between the protective member for preventing scattering of the magnet and the stator during high-speed rotation without providing a redundant air gap between the protective member and the stator during low-speed rotation of the rotor. it can.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記ロータと前記ステータが相対移動する際に、前記ロータの相対移動量がロータの回転速度の2乗に比例するように前記駆動手段を制御する。保護部材が受ける遠心力はロータの回転速度の2乗に比例して大きくなる。この発明では、ロータの相対移動量がロータの回転速度の2乗に比例するよう移動されるため、保護部材がステータと干渉しないように設けるギャップの大きさを、最高回転数におけるロータとステータの距離が最適になるという前提でロータの相対移動量がロータの回転速度に正比例する場合に比べて小さくすることができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, when the rotor and the stator move relative to each other, the control means moves the relative movement amount of the rotor. Controls the driving means so that is proportional to the square of the rotational speed of the rotor. The centrifugal force received by the protective member increases in proportion to the square of the rotational speed of the rotor. In this invention, since the relative movement amount of the rotor is moved in proportion to the square of the rotational speed of the rotor, the size of the gap provided so that the protective member does not interfere with the stator is set so that the rotor and the stator are On the premise that the distance is optimal, the relative movement amount of the rotor can be made smaller than in the case where the relative movement amount is directly proportional to the rotational speed of the rotor.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の発明において、表面磁石形回転電機は電動機であり、前記駆動手段が前記ロータを軸方向に相対移動させる予め設定された回転速度は、ロータの移動を行わない場合に弱め界磁が必要になる回転速度である。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface magnet type rotary electric machine is an electric motor, and the driving means relatively moves the rotor in the axial direction. The preset rotation speed is a rotation speed at which a field weakening is required when the rotor is not moved.

一般に表面磁石形電動機を運転する場合、インバータで電力を供給するが、回転速度が所定速度までは最大トルク制御を行い、インバータの最大電流でトルクが最も大きくなるように制御する。そして、回転速度が所定回転数を超える範囲では誘起電圧がインバータ入力電圧より大きくならないように、ロータから発生する磁石磁束を弱めるような電流を流す弱め界磁制御を行う。この発明では、弱め界磁を行う回転速度を超えるとロータが軸方向に相対移動されるため、ロータコアとステータのギャップが大きくなり、同じ回転速度では誘起電圧が低くなる。そのため、ロータの高速回転時に弱め界磁用の電流を小さくしても誘起電圧が過大になるのを抑制することができ、電動機を高効率で運転することができる。   In general, when a surface magnet type motor is operated, power is supplied by an inverter, but maximum torque control is performed until the rotational speed reaches a predetermined speed, and control is performed so that the torque is maximized at the maximum current of the inverter. Then, field weakening control is performed in which a current that weakens the magnetic flux generated from the rotor is supplied so that the induced voltage does not become higher than the inverter input voltage in the range where the rotational speed exceeds the predetermined rotational speed. In this invention, when the rotational speed at which the field weakening is performed is exceeded, the rotor is relatively moved in the axial direction, so that the gap between the rotor core and the stator becomes large, and the induced voltage becomes low at the same rotational speed. Therefore, even if the current for field weakening is reduced during high-speed rotation of the rotor, the induced voltage can be prevented from becoming excessive, and the electric motor can be operated with high efficiency.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動手段は、前記ロータを軸方向に移動させることにより前記ロータを前記ステータに対して相対移動させる。ロータをステータに対して軸方向に相対移動させるには、ステータは固定してロータを移動させる方法と、ロータは回転のみ可能で軸方向への移動は不能としてステータを軸方向に移動させる方法と、ロータ及びステータの両方を軸方向に移動させる方法とがある。この発明では、駆動手段は、ロータを軸方向に移動させるため、ステータを移動させる構成に比べて回転電機の大型化を抑制し易い。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the driving means moves the rotor in the axial direction to move the rotor relative to the stator. Move relative. In order to move the rotor relative to the stator in the axial direction, the stator is fixed and the rotor is moved, and the rotor is only rotatable and cannot be moved in the axial direction, and the stator is moved in the axial direction. There is a method of moving both the rotor and the stator in the axial direction. In this invention, since the drive means moves the rotor in the axial direction, it is easy to suppress the increase in size of the rotating electrical machine as compared with the configuration in which the stator is moved.

本発明によれば、ロータ(回転子)の低速回転時において冗長なエアギャップを設けずに、高速回転時における磁石の飛散防止用の保護部材と、ステータ(固定子)との干渉を防止することができる。   According to the present invention, the redundant air gap is not provided when the rotor (rotor) rotates at a low speed, and interference between the protective member for preventing scattering of the magnet and the stator (stator) during high-speed rotation is prevented. be able to.

(第1の実施形態)
以下、本発明を表面磁石形回転電動機に具体化した第1の実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a surface magnet type rotary electric motor will be described with reference to FIGS.

図1(a)に示すように、表面磁石形回転電機としての電動機10は、有底円筒状の本体部11aと、その開口部を覆う蓋部11bとからなるハウジング11を有し、ロータ12の回転軸13が、本体部11aの中央と蓋部11bの中央に固定された軸受け14を介してハウジング11に対して回転可能に支持されている。なお、この実施形態では、本体部11aの底部側を電動機10の下側、蓋部11b側を電動機10の上側として説明する。   As shown in FIG. 1A, an electric motor 10 as a surface magnet type rotating electric machine has a housing 11 including a bottomed cylindrical main body portion 11a and a lid portion 11b covering the opening, and a rotor 12 The rotation shaft 13 is supported rotatably with respect to the housing 11 via a bearing 14 fixed to the center of the main body 11a and the center of the lid 11b. In this embodiment, the bottom side of the main body portion 11a is described as the lower side of the electric motor 10, and the lid portion 11b side is described as the upper side of the electric motor 10.

ロータコア15は、第1端部(この実施形態では上端部)の外径が第2端部の外径より大きく形成されている。ロータコア15は鋼鈑が積層されて形成されている。この実施形態では、ロータコア15は、円錐台状、即ち中心軸を含む平面と外周面との交線が直線となる形状に形成され、図示しないスプライン嵌合により回転軸13と一体回転可能かつ軸方向に摺動可能に設けられている。   The rotor core 15 is formed such that the outer diameter of the first end (in this embodiment, the upper end) is larger than the outer diameter of the second end. The rotor core 15 is formed by laminating steel plates. In this embodiment, the rotor core 15 is formed in a truncated cone shape, that is, in a shape in which the intersecting line between the plane including the central axis and the outer peripheral surface is a straight line, and can rotate integrally with the rotary shaft 13 by spline fitting (not shown). It is slidable in the direction.

図1(b)に示すように、ロータコア15の外周面には、断面形状が回転中心をロータ12と共有する円弧状の永久磁石16が複数個(この実施形態では6個)、周方向に等間隔を置いて配置されている。永久磁石16として、磁力の強い希土類磁石が使用されている。即ち、永久磁石16は、ロータコア15の外周面に配置されるとともに第1端部の外周部が第2端部の外周部よりもロータコア15に関する径方向外側に位置している。また、永久磁石16は、ロータ12の中心軸を含む平面と永久磁石16の外周面との交線が直線となる形状に形成されている。   As shown in FIG. 1B, the outer peripheral surface of the rotor core 15 has a plurality of arc-shaped permanent magnets 16 (six in this embodiment) whose cross-sectional shape shares the center of rotation with the rotor 12 in the circumferential direction. They are arranged at regular intervals. As the permanent magnet 16, a rare earth magnet having a strong magnetic force is used. That is, the permanent magnet 16 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 15, and the outer peripheral portion of the first end portion is located radially outside the outer peripheral portion of the second end portion with respect to the rotor core 15. Further, the permanent magnet 16 is formed in a shape in which a line of intersection between a plane including the central axis of the rotor 12 and the outer peripheral surface of the permanent magnet 16 is a straight line.

各永久磁石16は、ロータコア15に接着剤で接着されるとともに磁石飛散防止用の保護部材17で覆われている。この実施形態では、保護部材17は、フープ巻き及びヘリカル巻で巻き付けられた複数層の炭素繊維層を強化繊維とする繊維強化樹脂で構成されている。なお、図1(a)では、保護部材17を明確に表すために、永久磁石16から離れた状態で表しているが、実際は、保護部材17は永久磁石16の表面に密着している。保護部材17は、例えば、未硬化の熱硬化樹脂(例えば、エポキシ樹脂)が含浸された繊維を永久磁石16の外周に巻き付けた後、加熱硬化させることにより形成される。   Each permanent magnet 16 is adhered to the rotor core 15 with an adhesive and is covered with a protective member 17 for preventing magnet scattering. In this embodiment, the protection member 17 is made of a fiber reinforced resin having a plurality of carbon fiber layers wound by hoop winding and helical winding as reinforcing fibers. In FIG. 1A, the protection member 17 is shown in a state separated from the permanent magnet 16 in order to clearly represent the protection member 17, but actually, the protection member 17 is in close contact with the surface of the permanent magnet 16. The protective member 17 is formed, for example, by winding a fiber impregnated with an uncured thermosetting resin (for example, epoxy resin) around the outer periphery of the permanent magnet 16 and then heat-curing it.

本体部11aの内側には、ロータ12の外側にステータ(固定子)18が固定されている。ステータ18は、軸方向の長さが、ロータコア15の軸方向の長さと同じに形成されている。ステータ18は、ロータコア15の第1端部と対応する側の内径、即ち上端側の内径が、ロータコア15の第2端部と対応する側の内径より大きく形成されている。ステータ18は、内側に複数のティース19が等間隔で設けられており、ステータ18の内径とは、ステータ18の中心からティース19の先端面までの距離を意味する。即ち、ステータ18は、ロータ12の外側に配置され、永久磁石16の第1端部側の内径が永久磁石16の第2端部側の内径より大きく形成されている。ティース19は3の倍数個設けられ、ティース19にはコイル(巻線)20が巻かれている。コイル20の巻き付け方法は分布巻であっても集中巻であってもよい。この実施形態では、ロータコア15の中心軸を含む平面と外周面との交線が軸方向と成す角度θrと、ステータ18中心軸を含む平面と内周面との交線が軸方向と成す角度θsとが同じに構成されている。   A stator (stator) 18 is fixed to the outside of the rotor 12 inside the main body 11a. The stator 18 has an axial length that is the same as the axial length of the rotor core 15. The stator 18 is formed such that the inner diameter on the side corresponding to the first end of the rotor core 15, that is, the inner diameter on the upper end side, is larger than the inner diameter on the side corresponding to the second end of the rotor core 15. The stator 18 has a plurality of teeth 19 provided therein at equal intervals, and the inner diameter of the stator 18 means the distance from the center of the stator 18 to the tip surface of the teeth 19. That is, the stator 18 is disposed outside the rotor 12, and the inner diameter of the permanent magnet 16 on the first end side is larger than the inner diameter of the permanent magnet 16 on the second end side. Multiple teeth 19 are provided, and a coil (winding) 20 is wound around the teeth 19. The winding method of the coil 20 may be distributed winding or concentrated winding. In this embodiment, the angle θr formed by the intersection line between the plane including the central axis of the rotor core 15 and the outer peripheral surface and the axial direction, and the angle formed by the line formed by the plane including the central axis of the stator 18 and the inner peripheral surface. θs is configured to be the same.

本体部11aの底部には、 ロータ12をロータ12の軸方向に沿ってステータ18に対して相対移動させるように駆動する駆動手段21が設けられている。駆動手段21としてリニアアクチュエータが使用されている。回転軸13にはロータコア15の第2端部と対向する位置にスラスト軸受け22が、回転軸13に沿って移動可能に支承されており、駆動手段21は、移動部21aがブラケット23を介してスラスト軸受け22を押し上げ可能に構成されている。駆動手段21は、その移動部21aが元位置に配置された状態で、ロータコア15の下端がコイルエンドを除いたステータ18の下端と同じ高さとなるように配置されている。そして、ロータコア15は、下端の高さがコイルエンドを除いたステータ18の下端の高さと同じ状態が基準位置となっている。回転軸13にはロータコア15の第1端部(上端部)と当接する状態でスラスト軸受け24が、回転軸13に沿って移動可能に支承されており、スラスト軸受け24の上面と、蓋部11bの下面との間に、スラスト軸受け24を下方へ付勢するコイルばね25が設けられている。   Drive means 21 is provided at the bottom of the main body 11a to drive the rotor 12 relative to the stator 18 along the axial direction of the rotor 12. A linear actuator is used as the driving means 21. A thrust bearing 22 is supported on the rotary shaft 13 at a position facing the second end of the rotor core 15 so as to be movable along the rotary shaft 13. The driving means 21 includes a moving portion 21 a via a bracket 23. The thrust bearing 22 can be pushed up. The drive means 21 is arranged so that the lower end of the rotor core 15 is at the same height as the lower end of the stator 18 excluding the coil end in a state where the moving portion 21a is arranged at the original position. The rotor core 15 has a reference position in which the lower end has the same height as the lower end of the stator 18 excluding the coil end. A thrust bearing 24 is supported on the rotary shaft 13 so as to be movable along the rotary shaft 13 in contact with the first end (upper end) of the rotor core 15. The upper surface of the thrust bearing 24 and the lid portion 11b. A coil spring 25 that urges the thrust bearing 24 downward is provided between the lower surface of the thrust bearing 24 and the lower surface.

駆動手段21は、制御手段としての制御装置26によって制御される。制御装置26は、図示しないマイクロコンピュータ(マイコン)を備え、マイコンのメモリに記憶されたプログラムメモリに基づいて駆動手段21を制御する。制御装置26は、回転軸13の回転速度を検出する図示しないセンサの検出信号によってロータ12の回転速度を演算する。制御装置26は、ロータ12の回転速度が予め設定された回転速度を超えた状態でロータ12を軸方向に移動させ、かつロータ12の回転速度が大きい程、ロータコア15の外周面と、ステータ18の内周面との距離が大きくなるように予め設定された回転速度と移動量との関係となるように駆動手段21を制御する。   The drive means 21 is controlled by a control device 26 as a control means. The control device 26 includes a microcomputer (not shown) and controls the driving means 21 based on a program memory stored in the memory of the microcomputer. The control device 26 calculates the rotational speed of the rotor 12 based on a detection signal from a sensor (not shown) that detects the rotational speed of the rotary shaft 13. The control device 26 moves the rotor 12 in the axial direction in a state where the rotational speed of the rotor 12 exceeds a preset rotational speed, and as the rotational speed of the rotor 12 increases, the outer peripheral surface of the rotor core 15 and the stator 18 are increased. The driving means 21 is controlled so that the relationship between the rotational speed and the amount of movement set in advance is set so that the distance from the inner peripheral surface increases.

制御装置26は、ロータ12を移動不能とした場合に、ロータ12の回転に伴って生じる誘起電圧が過大になるのを防止するため、弱め界磁制御を開始する回転速度ωsになるまでは、駆動手段21を駆動させず、ロータ12の回転速度が回転速度ωsを超えると駆動手段21を駆動させる。制御装置26は、ロータ12の基準位置からの移動量がロータ12の回転速度の2乗に比例するように駆動手段21を制御する。   When the rotor 12 cannot be moved, the control device 26 prevents the induced voltage caused by the rotation of the rotor 12 from becoming excessive, so that the drive means until the rotational speed ωs at which the field weakening control is started is reached. If the rotational speed of the rotor 12 exceeds the rotational speed ωs without driving the motor 21, the driving means 21 is driven. The control device 26 controls the drive unit 21 so that the amount of movement of the rotor 12 from the reference position is proportional to the square of the rotational speed of the rotor 12.

次に前記のように構成された電動機10の作用を説明する。
電動機10が駆動される場合は、ステータ18のコイル20に通電されてロータ12に回転磁界が作用する。そして、回転磁界と永久磁石16の磁束との作用によりロータ12が回転する。ロータ12の回転に伴い、保護部材17には遠心力が作用する。また、永久磁石16をロータコア15に接着している接着剤の接着力が弱くなって、永久磁石16がロータコア15の表面から離れる状態になると、永久磁石16に作用する遠心力も保護部材17に作用する。そして、遠心力の作用により、保護部材17が径方向に伸びる状態になる。
Next, the operation of the electric motor 10 configured as described above will be described.
When the electric motor 10 is driven, the coil 20 of the stator 18 is energized and a rotating magnetic field acts on the rotor 12. Then, the rotor 12 is rotated by the action of the rotating magnetic field and the magnetic flux of the permanent magnet 16. As the rotor 12 rotates, a centrifugal force acts on the protection member 17. Further, when the adhesive force of the adhesive bonding the permanent magnet 16 to the rotor core 15 becomes weak and the permanent magnet 16 is separated from the surface of the rotor core 15, the centrifugal force acting on the permanent magnet 16 also acts on the protective member 17. To do. And the protection member 17 will be in the state extended to radial direction by the effect | action of a centrifugal force.

ロータ12の回転速度と、その回転速度における保護部材17の伸び量の関係は決まっている。そして、ロータコア15が外径一定の形状で、ステータ18が内径一定の形状の場合は、ロータ12の最高回転速度における保護部材17の伸び量を基に、ステータ18と保護部材17とのギャップを、ロータ12が最高回転速度で回転された際に、保護部材17がステータ18と干渉しないように設定する必要がある。その場合、設定されたギャップでは、低速回転時にはギャップが大きすぎる、即ち、保護部材17とステータ18との間に冗長なエアギャップが存在することになり、トルクの減少等電動機特性が低下する。   The relationship between the rotational speed of the rotor 12 and the extension amount of the protective member 17 at the rotational speed is determined. When the rotor core 15 has a constant outer diameter and the stator 18 has a constant inner diameter, the gap between the stator 18 and the protective member 17 is set based on the amount of extension of the protective member 17 at the maximum rotational speed of the rotor 12. When the rotor 12 is rotated at the maximum rotational speed, it is necessary to set so that the protective member 17 does not interfere with the stator 18. In that case, the set gap is too large during low-speed rotation, that is, a redundant air gap exists between the protective member 17 and the stator 18, and the motor characteristics such as torque reduction are deteriorated.

電動機10は、ロータ12の回転速度が予め設定された回転速度を超えるまでは、図2(a)に示すように、ロータコア15の下端がステータ18の下端と同じ高さとなる基準位置に保持された状態で運転される。この実施形態では、ロータコア15が基準位置に配置された状態における保護部材17とステータ18とのギャップの大きさは、高速回転時に保護部材17の伸びによって保護部材17がステータ18と干渉しない値より小さな値に設定されているため、低速回転時におけるトルクの減少が防止される。   The electric motor 10 is held at a reference position where the lower end of the rotor core 15 is at the same height as the lower end of the stator 18 as shown in FIG. 2A until the rotational speed of the rotor 12 exceeds a preset rotational speed. It is driven in the state. In this embodiment, the size of the gap between the protection member 17 and the stator 18 in a state where the rotor core 15 is disposed at the reference position is a value at which the protection member 17 does not interfere with the stator 18 due to the extension of the protection member 17 during high-speed rotation. Since it is set to a small value, a reduction in torque during low-speed rotation is prevented.

ロータ12の回転速度が、予め設定された回転速度を超える高速回転になると、図2(b)に示すように、駆動手段21が駆動されてロータコア15が基準位置より上に移動される。ロータコア15は、第1端部(上端部)の外径が第2端部の外径より大きく形成された円錐台状に形成されており、ステータ18は上端部の内径が下端部の内径より大きく形成されているため、ロータコア15が上側に移動されると、保護部材17とステータ18とのギャップが大きくなる。そして、ロータコア15が基準位置に配置された状態におけるギャップの大きさを、高速回転時に保護部材17の伸びによって保護部材17がステータ18と干渉する小さな値に設定しても、ロータ12の高速回転時には、ロータ12が移動される。そのため、保護部材17の伸びが大きくなっても、保護部材17とステータ18とが干渉しない状態になる。   When the rotational speed of the rotor 12 reaches a high speed exceeding a preset rotational speed, the driving means 21 is driven to move the rotor core 15 above the reference position, as shown in FIG. The rotor core 15 is formed in a truncated cone shape in which the outer diameter of the first end (upper end) is larger than the outer diameter of the second end, and the stator 18 has an inner diameter at the upper end that is larger than the inner diameter at the lower end. Since it is formed large, when the rotor core 15 is moved upward, the gap between the protection member 17 and the stator 18 becomes large. Even if the size of the gap in the state where the rotor core 15 is disposed at the reference position is set to a small value at which the protective member 17 interferes with the stator 18 due to the extension of the protective member 17 during high-speed rotation, the rotor 12 rotates at high speed. Sometimes the rotor 12 is moved. Therefore, even if the extension of the protection member 17 increases, the protection member 17 and the stator 18 do not interfere with each other.

ロータコア15の外径が一定であれば、保護部材17が均一に形成されている場合、その伸びはどの位置でも同じになる。しかし、ロータコア15が円錐台状に形成されており、保護部材17は、強化繊維がロータコア15の外周に配置された永久磁石16を覆うように巻き付けられて形成されているため、軸方向における位置によってその径が異なる。   If the outer diameter of the rotor core 15 is constant, when the protective member 17 is formed uniformly, the elongation is the same at any position. However, the rotor core 15 is formed in the shape of a truncated cone, and the protective member 17 is formed by winding the reinforcing fiber so as to cover the permanent magnets 16 arranged on the outer periphery of the rotor core 15. Depending on the diameter.

回転体に作用する遠心力Fは、次式で表される。
F=mωr…(1)
但し、mは質量、ωは角速度、rは回転半径である。
The centrifugal force F acting on the rotating body is represented by the following equation.
F = mω 2 r (1)
Here, m is mass, ω is angular velocity, and r is a turning radius.

即ち、遠心力Fは回転速度(角速度)の2乗に比例し、保護部材17の伸び量も回転速度(角速度)の2乗に比例した状態で増加する。そのため、保護部材17の径方向の伸び量(膨張量)は、半径が最大の上端で最大になり、半径が最小の下端で最小になる。図3(a)は、保護部材17の上端及び下端の径を示し、実線が伸びる前の状態を示し、二点鎖線が伸びた後の状態を示す。   That is, the centrifugal force F is proportional to the square of the rotational speed (angular speed), and the extension amount of the protective member 17 is increased in a state proportional to the square of the rotational speed (angular speed). Therefore, the amount of expansion (expansion amount) in the radial direction of the protection member 17 is maximized at the upper end where the radius is maximum, and is minimized at the lower end where the radius is minimum. Fig.3 (a) shows the diameter of the upper end and lower end of the protection member 17, the state before a continuous line is extended, and the state after a dashed-two dotted line is extended.

制御装置26は、ロータ12の移動量が回転速度の2乗に比例するように駆動手段21を制御する。その結果、ロータコア15の表面とステータ18の内面との距離(ギャップ)は、図3(b)に示すように、ロータ12の回転速度のほぼ2乗に比例して増加する。そのため、ロータ12を一定速度で移動させる場合に比べて、ロータコア15の表面とステータ18の内面との距離を小さくしても、保護部材17がステータ18と干渉せずにギャップが適切な状態で変化する。   The control device 26 controls the drive means 21 so that the moving amount of the rotor 12 is proportional to the square of the rotational speed. As a result, the distance (gap) between the surface of the rotor core 15 and the inner surface of the stator 18 increases in proportion to the square of the rotational speed of the rotor 12, as shown in FIG. Therefore, even when the distance between the surface of the rotor core 15 and the inner surface of the stator 18 is made smaller than when the rotor 12 is moved at a constant speed, the protective member 17 does not interfere with the stator 18 and the gap is in an appropriate state. Change.

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)ロータコア15は第1端部の外径が第2端部の外径より大きく形成され、ステータ18はロータコア15の第1端部と対応する側の内径がロータコア15の第2端部と対応する側の内径より大きく形成されている。永久磁石16はロータコア15の表面に固定されている。即ち、永久磁石16はロータコア15の外周面に配置されるとともに第1端部の外周部が第2端部の外周部よりもロータコア15に関する径方向外側に位置している。そして、ロータ12をロータ12の軸方向に沿ってステータ18に対して相対移動させることにより、保護部材17とステータ18のギャップが変更される。したがって、ロータ12の低速回転時において保護部材17とステータ18との間に冗長なエアギャップを設けずに、高速回転時における磁石の飛散防止用の保護部材17と、ステータ18との干渉を防止することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The rotor core 15 is formed such that the outer diameter of the first end is larger than the outer diameter of the second end, and the stator 18 has an inner diameter on the side corresponding to the first end of the rotor core 15. And larger than the inner diameter of the corresponding side. The permanent magnet 16 is fixed to the surface of the rotor core 15. That is, the permanent magnet 16 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 15, and the outer peripheral portion of the first end portion is located radially outside the outer peripheral portion of the second end portion with respect to the rotor core 15. The gap between the protection member 17 and the stator 18 is changed by moving the rotor 12 relative to the stator 18 along the axial direction of the rotor 12. Therefore, without the redundant air gap between the protection member 17 and the stator 18 when the rotor 12 rotates at a low speed, interference between the protection member 17 for preventing scattering of the magnet and the stator 18 at the time of high speed rotation is prevented. can do.

(2)ロータ12の回転速度が予め設定された回転速度を超えた状態でロータ12が軸方向に相対移動され、かつロータ12の回転速度が大きい程、ロータコア15の外周面と、ステータ18の内周面との距離が大きくなるように予め設定された回転速度とロータ12の移動量との関係となるように移動される。したがって、保護部材17をロータ12の回転開始から少しずつ軸方向に移動させる構成と異なり、回転速度が低い段階でロータ12の移動がないため、ロータコア15のステータ18と対向する面積の減少に伴うトルクの低下や、ロータコア15の外周面と、ステータ18の内周面との距離が拡がることによるトルクの低下を抑制することができる。   (2) The rotor 12 is relatively moved in the axial direction with the rotational speed of the rotor 12 exceeding a preset rotational speed, and the larger the rotational speed of the rotor 12, the more the outer peripheral surface of the rotor core 15 and the stator 18 It moves so that it may become the relationship between the rotational speed preset and the movement amount of the rotor 12 so that the distance with an internal peripheral surface may become large. Therefore, unlike the configuration in which the protection member 17 is gradually moved in the axial direction from the start of the rotation of the rotor 12, the rotor 12 does not move at a low rotational speed, and therefore the area of the rotor core 15 facing the stator 18 is reduced. A decrease in torque and a decrease in torque due to an increase in the distance between the outer peripheral surface of the rotor core 15 and the inner peripheral surface of the stator 18 can be suppressed.

(3)制御装置26は、ロータ12の相対移動量がロータ12の回転速度の2乗に比例するように駆動手段21を制御する。したがって、保護部材17がステータ18と干渉しないように設けるギャップの大きさを、ロータ12の移動量がロータ12の回転速度に正比例するように設定した場合に比べて、回転速度が低い段階での移動量を小さくすることができる。そのため、ロータ12の移動に伴いロータコア15のステータ18と対向する面積の減少に伴うトルクの低下を抑制することができる。   (3) The control device 26 controls the drive unit 21 so that the relative movement amount of the rotor 12 is proportional to the square of the rotational speed of the rotor 12. Therefore, compared with the case where the size of the gap provided so that the protective member 17 does not interfere with the stator 18 is set so that the movement amount of the rotor 12 is directly proportional to the rotational speed of the rotor 12, the rotational speed is low. The amount of movement can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in torque accompanying a decrease in the area of the rotor core 15 facing the stator 18 as the rotor 12 moves.

(4)永久磁石16はロータ12の中心軸を含む平面と外周面との交線が直線となる形状に形成されている。したがって、保護部材17が繊維を巻き付けて構成される場合に、交線が内側に凸となる形状の場合に比較して繊維を巻き付け易くなる。   (4) The permanent magnet 16 is formed in a shape in which the line of intersection between the plane including the central axis of the rotor 12 and the outer peripheral surface is a straight line. Therefore, when the protection member 17 is configured by winding a fiber, the fiber can be easily wound as compared with a case where the intersecting line is inwardly convex.

(5)駆動手段21がロータ12を軸方向に移動させる予め設定された回転速度は、ロータ12の移動を行わない場合に弱め界磁が必要になる回転速度である。弱め界磁は、誘起電圧が過大にならないように磁石磁束を減らすための余分なd軸電流を流すため、弱め界磁電流が大きければその分、電動機10の効率が低下する。この実施形態では、ロータ12の移動を行わない場合に弱め界磁が必要な回転速度を超えるとロータ12が移動されて、保護部材17とステータ18とのギャップが大きくなる。したがって、ロータ12の高速回転時に弱め界磁電流を小さくしても誘起電圧が過大になるのを抑制することができ、磁石磁束を減らすための余分なd軸電流を多く流す必要がなくなり、電動機を高効率で運転することができる。   (5) The preset rotational speed at which the drive means 21 moves the rotor 12 in the axial direction is a rotational speed at which field weakening is required when the rotor 12 is not moved. The field weakening causes an extra d-axis current for reducing the magnetic flux to flow so that the induced voltage does not become excessive. Therefore, if the field weakening current is large, the efficiency of the electric motor 10 is reduced accordingly. In this embodiment, when the rotor 12 is not moved, if the field weakening exceeds the necessary rotational speed, the rotor 12 is moved and the gap between the protective member 17 and the stator 18 is increased. Accordingly, even if the field weakening current is reduced when the rotor 12 rotates at a high speed, the induced voltage can be prevented from becoming excessive, and it is not necessary to supply a large amount of extra d-axis current for reducing the magnet magnetic flux. Can be operated with high efficiency.

(6)駆動手段21は、ロータ12を軸方向に移動させることによりロータ12をステータ18に対して相対移動させる。したがって、ステータ18を移動させる構成に比べて電動機10の大型化を抑制し易い。   (6) The drive means 21 moves the rotor 12 relative to the stator 18 by moving the rotor 12 in the axial direction. Therefore, it is easy to suppress the increase in size of the electric motor 10 as compared with the configuration in which the stator 18 is moved.

(第2の実施形態)
次に第2の実施形態を図4にしたがって説明する。この実施形態では、ロータコア15及び駆動手段21が第1の実施形態と異なっており、その他の構成は第1の実施形態と同様である。第1の実施形態と同様の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the rotor core 15 and the drive means 21 are different from those of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4(a)に示すように、ロータコア15は、外形が円錐台状に形成されているが、その長さが、ステータ18の長さより長く形成されている。詳述すると、ロータコア15の長さは、ステータ18の長さと、ティース19に巻かれたコイル20のステータ18の両端面から突出している部分であるコイルエンド20aの片側部分の長さとの和以下(この実施形態では同じ)に設定されている。そして、ロータコア15が基準位置に配置された状態では、ロータコア15の第1端部がコイルエンド20aを除いたステータ18の第1端部と同じ高さとなり、第2端部がコイルエンド20aを除いたステータ18の第2端部から突出する状態に配置されている。   As shown in FIG. 4A, the outer shape of the rotor core 15 is formed in a truncated cone shape, and the length thereof is longer than the length of the stator 18. Specifically, the length of the rotor core 15 is equal to or less than the sum of the length of the stator 18 and the length of one side portion of the coil end 20a that is a portion protruding from both end surfaces of the stator 18 of the coil 20 wound around the teeth 19. (Same in this embodiment). In a state where the rotor core 15 is disposed at the reference position, the first end of the rotor core 15 has the same height as the first end of the stator 18 excluding the coil end 20a, and the second end of the coil end 20a. The stator 18 is arranged so as to protrude from the second end portion of the removed stator 18.

また、ロータコア15の中心軸を含む平面と外周面との交線が軸方向と成す角度θrと、ステータ18中心軸を含む平面と内周面との交線が軸方向と成す角度θsとが同じではなく、角度θsが角度θrより大きく設定されている。即ち、ロータコア15が基準位置に配置された状態において、ロータコア15の外周面の上端と、ステータ18の内周面の上端との距離を第1の実施形態の場合と同じに設定した場合、ステータ18の内周面の下端と、その下端と同じ高さのロータコア15外周面との距離は、第1の実施形態の場合より小さくなる。   Further, an angle θr formed by an intersection line between the plane including the central axis of the rotor core 15 and the outer peripheral surface forms an axial direction, and an angle θs formed by an intersection line between the plane including the central axis of the stator 18 and the inner peripheral surface forms the axial direction. It is not the same, and the angle θs is set larger than the angle θr. That is, when the rotor core 15 is disposed at the reference position, the distance between the upper end of the outer peripheral surface of the rotor core 15 and the upper end of the inner peripheral surface of the stator 18 is set to be the same as in the first embodiment. The distance between the lower end of the inner peripheral surface 18 and the outer peripheral surface of the rotor core 15 having the same height as the lower end is smaller than that in the first embodiment.

制御装置26は、第1の実施形態と同様に駆動手段21を駆動制御する。第1の実施形態の構成では、ロータコア15が基準位置から上側に移動されるに伴って、ステータ18の内周面の一部がロータコア15の外周面と対応しない状態になる。しかし、この実施形態では、図4(b)に示すように、ロータコア15が基準位置から最も上側に移動された状態においても、ステータ18の内周面がロータコア15の外周面と対応する状態、即ち、回転軸13と直交する平面がステータ18の内周面と交差する場合は、ロータコア15の外周面とも交差する状態になる。   The control device 26 controls driving of the driving unit 21 as in the first embodiment. In the configuration of the first embodiment, as the rotor core 15 is moved upward from the reference position, a part of the inner peripheral surface of the stator 18 does not correspond to the outer peripheral surface of the rotor core 15. However, in this embodiment, as shown in FIG. 4B, even when the rotor core 15 is moved to the uppermost position from the reference position, the inner peripheral surface of the stator 18 corresponds to the outer peripheral surface of the rotor core 15. That is, when the plane orthogonal to the rotation shaft 13 intersects with the inner peripheral surface of the stator 18, the rotor core 15 also intersects with the outer peripheral surface.

前述したように、回転体に作用する遠心力Fは、F=mωrで表される。即ち、遠心力は半径rに比例する。そして、ロータ12が回転している状態では、保護部材17の上端部に作用する遠心力の方が、保護部材17の下端部に作用する遠心力より大きくなる。そのため、基準位置におけるロータ12の高速回転時に、保護部材17とステータ18との干渉を回避するように設定したロータコア15の外周上端部とステータ18の内周上端部との距離を基準にして、ステータ18の内周面とロータコア15の外周面との距離をどの位置でも同じに設定すると、殆どの部分の距離は安全率が高すぎる状態になる。しかし、この実施形態ではステータ18の内周面とロータコア15の外周面との距離がステータ18の第2端部(下端部)側ほど小さくなるように設定されている。したがって、前記距離は安全率が高すぎる大きさより小さくでき、トルクの低下が抑制される。 As described above, the centrifugal force F acting on the rotating body is represented by F = mω 2 r. That is, the centrifugal force is proportional to the radius r. When the rotor 12 is rotating, the centrifugal force acting on the upper end portion of the protection member 17 is larger than the centrifugal force acting on the lower end portion of the protection member 17. Therefore, at the time of high-speed rotation of the rotor 12 at the reference position, the distance between the outer peripheral upper end portion of the rotor core 15 and the inner peripheral upper end portion of the stator 18 set so as to avoid interference between the protective member 17 and the stator 18, If the distance between the inner peripheral surface of the stator 18 and the outer peripheral surface of the rotor core 15 is set to be the same at any position, the distance of most parts is in a state where the safety factor is too high. However, in this embodiment, the distance between the inner peripheral surface of the stator 18 and the outer peripheral surface of the rotor core 15 is set so as to decrease toward the second end (lower end) side of the stator 18. Therefore, the distance can be made smaller than the safety factor that is too high, and the reduction in torque is suppressed.

したがって、この第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(7)ロータコア15の軸方向の長さはステータ18の軸方向の長さより長く形成されている。そして、ロータコア15が基準位置に配置された状態において、ロータコア15の第2端部がステータ18の第2端部から突出する状態に配置されるとともに、ロータコア15が基準位置から最も移動された状態においても、ステータ18の内周面がロータコア15の外周面と対応するように形成されている。したがって、ロータコア15が基準位置から移動した状態において、同じ電力使用量で得られるトルクが大きくなる。
Therefore, according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(7) The axial length of the rotor core 15 is longer than the axial length of the stator 18. Then, in a state where the rotor core 15 is disposed at the reference position, the second end portion of the rotor core 15 is disposed so as to protrude from the second end portion of the stator 18, and the rotor core 15 is most moved from the reference position. Also, the inner peripheral surface of the stator 18 is formed to correspond to the outer peripheral surface of the rotor core 15. Therefore, in the state where the rotor core 15 has moved from the reference position, the torque obtained with the same amount of power usage increases.

(8)ロータコア15の端部がステータ18の端部から突出する長さは、コイルエンド20aがステータ18の端面から突出する長さ以下に設定されている。したがって、ハウジング11の体格を大きくすることなく実施することができる。   (8) The length of the end of the rotor core 15 protruding from the end of the stator 18 is set to be equal to or shorter than the length of the coil end 20 a protruding from the end face of the stator 18. Therefore, it can implement, without enlarging the physique of the housing 11. FIG.

(9)ロータコア15が基準位置に配置された状態において、ロータコア15の表面(外周面)とステータ18の内面との距離は、第2端部側の距離が第1端部側の距離より小さくなるようにロータ12及びステータ18が形成されている。したがって、前記距離は安全率が高すぎる大きさより小さくでき、トルクの低下が抑制される。   (9) In the state where the rotor core 15 is disposed at the reference position, the distance between the surface (outer peripheral surface) of the rotor core 15 and the inner surface of the stator 18 is such that the distance on the second end side is smaller than the distance on the first end side. Thus, the rotor 12 and the stator 18 are formed. Therefore, the distance can be made smaller than the safety factor that is too high, and the reduction in torque is suppressed.

(第3の実施形態)
次に第3の実施形態を図5にしたがって説明する。この実施形態では、ロータコア15及びステータ18の形状が第1の実施形態と異なっており、その他の構成は第1の実施形態と同様である。第1の実施形態と同様の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the shapes of the rotor core 15 and the stator 18 are different from those of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図5(a)に示すように、ロータコア15は、中心軸を含む平面と外周面との交線が内側に凸の曲線となる形状に形成されている。そして、ロータコア15の表面に設けられた永久磁石16は、ロータ12の中心軸を含む平面と永久磁石16の外周面との交線が内側に凸の曲線となる形状に形成されている。また、ステータ18は、中心軸を含む平面と外周面との交線がロータコア15側に凸の曲線となる形状に形成されている。例えば、ロータコア15の外周面との交線である前記曲線は、外径が軸方向の長さの3次式で表された曲線になるように設定されている。   As shown in FIG. 5A, the rotor core 15 is formed in a shape in which the intersection line between the plane including the central axis and the outer peripheral surface becomes a convex curve inward. The permanent magnet 16 provided on the surface of the rotor core 15 is formed in a shape in which a line of intersection between a plane including the central axis of the rotor 12 and the outer peripheral surface of the permanent magnet 16 becomes a convex curve inward. In addition, the stator 18 is formed in a shape in which a line of intersection between the plane including the central axis and the outer peripheral surface is a convex curve on the rotor core 15 side. For example, the curve that is an intersecting line with the outer peripheral surface of the rotor core 15 is set so that the outer diameter is a curve expressed by a cubic expression of the length in the axial direction.

保護部材17に作用する遠心力Fは、F=mωrで表される。即ち、同じ質量及び同じ回転速度であれば、遠心力は半径rに比例する。そして、筒状の保護部材17は、外径が第1端部側から第2端部側に向かって次第に小さくなるように形成されているため、第1端部側ほど大きな遠心力を受ける。また、保護部材17の軸方向の単位長さ当たりにおける環状部の質量mは、m=2πrρで表される。但し、ρは比重である。したがって、環状部の質量mも半径に比例し、第1端部側ほど環状部の質量mが大きくなる。また、保護部材17の軸方向の単位長さにおける環状部の周長Lcは、2πrで表されるため、環状部の周長Lcも半径に比例し、第1端部側ほど環状部の周長Lcが大きくなる。ヤング率が同じで応力も同じであれば、環状部の伸び量は周長Lcに比例して増加する。以上のことから、ロータ12の高速回転に伴って保護部材17に発生する径方向の伸び量は、半径rの3乗に比例することになる。 The centrifugal force F acting on the protection member 17 is represented by F = mω 2 r. That is, for the same mass and the same rotation speed, the centrifugal force is proportional to the radius r. And since the cylindrical protective member 17 is formed so that an outer diameter may become small gradually toward the 2nd end part side from the 1st edge part side, it receives a centrifugal force large toward the 1st edge part side. The mass m of the annular portion per unit length in the axial direction of the protective member 17 is represented by m = 2πrρ. However, ρ is specific gravity. Therefore, the mass m of the annular portion is also proportional to the radius, and the mass m of the annular portion increases toward the first end portion side. Further, since the circumferential length Lc of the annular portion in the unit length in the axial direction of the protection member 17 is expressed by 2πr, the circumferential length Lc of the annular portion is also proportional to the radius, and the circumferential length of the annular portion is closer to the first end side. The length Lc increases. If the Young's modulus is the same and the stress is the same, the amount of elongation of the annular portion increases in proportion to the circumferential length Lc. From the above, the radial extension amount generated in the protection member 17 as the rotor 12 rotates at high speed is proportional to the cube of the radius r.

したがって、ロータ12の高速回転時に、保護部材17の伸びに伴って保護部材17がステータ18と干渉する状態になるのを回避するために、図5(b)に示すように、ロータ12を移動させた場合、同じ移動量であっても、ロータコア15の第2端部側及び第1端部側の保護部材17とステータ18のギャップをより小さくすることができる。その結果、ロータコア15の表面と、ステータ18の内面との距離の増大に伴うトルクの低減をより抑制することができる。   Therefore, when the rotor 12 rotates at a high speed, the rotor 12 is moved as shown in FIG. 5B in order to prevent the protection member 17 from interfering with the stator 18 as the protection member 17 extends. In this case, even if the movement amount is the same, the gap between the protection member 17 and the stator 18 on the second end side and the first end side of the rotor core 15 can be further reduced. As a result, it is possible to further suppress a reduction in torque accompanying an increase in the distance between the surface of the rotor core 15 and the inner surface of the stator 18.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ ロータ12を軸方向へ相対移動させる予め設定された回転速度は、ロータ12の移動を行わない場合に弱め界磁が必要になる回転速度に限らない。例えば、ロータ12の移動を行わない場合に弱め界磁が必要になる回転速度より低速度を予め設定された回転速度としてもよい。予め設定された回転速度は、ロータ12を軸方向に移動させずにその回転速度より大きな回転速度でロータ12を回転させると、保護部材17の伸び量が、保護部材17がステータ18と干渉する状態になる回転速度に設定されるため、保護部材17のヤング率や保護部材17の外径等によっても適正な回転速度は異なる状態になる。そして、保護部材17の材料や大きさによっては、ロータ12の回転速度が
弱め界磁が必要になる回転速度より低速度で、保護部材17の伸び量が保護部材17とステータ18とが干渉する状態になる場合もある。したがって、前記回転速度の設定は、保護部材17の材料や大きさによって適正値が変わる。また、前記回転速度を零に設定し、ロータ12が回転されるとロータ12の移動を開始するようにしてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The preset rotation speed for relatively moving the rotor 12 in the axial direction is not limited to the rotation speed at which the field weakening is required when the rotor 12 is not moved. For example, a speed lower than the rotational speed at which the field weakening is required when the rotor 12 is not moved may be set as a predetermined rotational speed. When the rotor 12 is rotated at a rotation speed larger than the rotation speed without moving the rotor 12 in the axial direction, the extension amount of the protection member 17 interferes with the stator 18. Since the rotation speed is set to a state, the appropriate rotation speed varies depending on the Young's modulus of the protection member 17 and the outer diameter of the protection member 17. Depending on the material and size of the protection member 17, the rotation speed of the rotor 12 is weaker than the rotation speed at which the field is required, and the extension amount of the protection member 17 interferes with the protection member 17 and the stator 18. Sometimes it becomes a state. Therefore, the setting of the rotational speed varies depending on the material and size of the protective member 17. Further, the rotation speed may be set to zero, and the movement of the rotor 12 may be started when the rotor 12 is rotated.

○ 電動機10は、ロータコア15の第1端部が上側になり、かつ回転軸13が上下方向に延びる状態で使用されるものに限らない。例えば、ロータコア15の第1端部が下側になるように構成したり、回転軸13が水平方向に延びる状態で使用されたり、回転軸13が斜め方向に延びる状態で使用されたりする構成としてもよい。   The electric motor 10 is not limited to the one used in a state where the first end portion of the rotor core 15 is on the upper side and the rotating shaft 13 extends in the vertical direction. For example, it is configured such that the first end portion of the rotor core 15 is on the lower side, used in a state where the rotating shaft 13 extends in the horizontal direction, or used in a state where the rotating shaft 13 extends in an oblique direction. Also good.

○ ロータ12をロータ12の軸方向に沿ってステータ18に対して相対移動させるように駆動する駆動手段21は、ロータ12を移動させる構成に代えて、ステータ18を軸方向に移動させる構成としたり、ロータ12及びステータ18の両者を移動させる構成としたりしてもよい。しかし、ロータ12を駆動させる構成の方が、回転電機の大型化を抑制する点で好ましい。   The drive means 21 that drives the rotor 12 to move relative to the stator 18 along the axial direction of the rotor 12 may be configured to move the stator 18 in the axial direction instead of the configuration that moves the rotor 12. Alternatively, both the rotor 12 and the stator 18 may be moved. However, the configuration in which the rotor 12 is driven is preferable in terms of suppressing an increase in the size of the rotating electrical machine.

○ 保護部材17を構成する繊維強化樹脂の強化繊維は炭素繊維に限らず、要求される物性に対応して、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維等の無機繊維やポリアラミド繊維、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等の有機繊維を使用してもよい。   ○ The reinforcing fiber of the fiber reinforced resin constituting the protective member 17 is not limited to carbon fiber, but according to the required physical properties, inorganic fiber such as boron fiber, silicon carbide fiber, glass fiber, polyaramid fiber, poly-p- Organic fibers such as phenylene benzobisoxazole fibers and ultrahigh molecular weight polyethylene fibers may be used.

○ 未硬化の熱硬化樹脂が含浸された繊維をフィラメントワインディングにより磁石の外周に巻き付けた後、加熱硬化させることにより保護部材17を形成する場合、保護部材17施されていないロータコア15の両端部を、ピンが周方向に一定ピッチで突設された治具に固定する。そして、ロータコア15をその治具を介してフィラメントワインディング装置に取り付けて、繊維の巻き付けを行い、加熱硬化後に不要な部分を切断除去するようにしてもよい。この場合、外径が軸方向に変化するロータコア15に対する繊維の巻き付けを容易に行うことができる。   ○ When the protective member 17 is formed by winding the fiber impregnated with an uncured thermosetting resin around the outer periphery of the magnet by filament winding and then heat-curing, both end portions of the rotor core 15 not provided with the protective member 17 are The pins are fixed to a jig protruding at a constant pitch in the circumferential direction. Then, the rotor core 15 may be attached to the filament winding device via the jig, and the fibers may be wound, and unnecessary portions may be cut and removed after heat curing. In this case, the fiber can be easily wound around the rotor core 15 whose outer diameter changes in the axial direction.

○ 保護部材17の材料は繊維強化樹脂に限らず、非磁性材の金属(例えば、ステンレス鋼)製とし、金属製の筒状体を保護部材17施されていないロータコア15にビーム溶接で固定したり、焼き嵌めで固定したりしてもよい。   The material of the protective member 17 is not limited to fiber reinforced resin, but is made of a nonmagnetic metal (for example, stainless steel), and a metal cylindrical body is fixed to the rotor core 15 not provided with the protective member 17 by beam welding. Or it may be fixed by shrink fitting.

○ 制御装置26は、電動機10に設けられた構成に限らず、電動機10を制御するインバータ装置の制御部に設け、インバータ装置の制御部が駆動手段21を制御する制御装置26の機能を備えた構成としてもよい。   The control device 26 is not limited to the configuration provided in the electric motor 10, and is provided in the control unit of the inverter device that controls the electric motor 10, and the control unit of the inverter device has the function of the control device 26 that controls the driving means 21. It is good also as a structure.

○ 電動機10は、永久磁石16が6個で、ティース19の数が12の組合せに限らず、永久磁石16の数が偶数であればよく、例えば、永久磁石16が4個(4極)でティース19の数を12としたり、永久磁石16が4個(4極)でティース19の数を6としたり、永久磁石16が6個でティース19の数を18としたりしてもよい。また、ティース19の数は偶数に限らず奇数であってもよい。   ○ The electric motor 10 is not limited to the combination of six permanent magnets 16 and the number of teeth 19, but may be an even number of permanent magnets 16. For example, the number of permanent magnets 16 is four (four poles). The number of teeth 19 may be 12, the number of teeth 19 may be six with four permanent magnets 16 (four poles), or the number of teeth 19 may be six with six permanent magnets 16. The number of teeth 19 is not limited to an even number and may be an odd number.

○ 制御装置26は、ロータ12をロータ12の軸方向に沿ってステータ18に対して相対移動させる際、必ずロータの回転速度の増加に伴って、永久磁石の外周面と、ステータの内周面との距離の増大分が大きくなるように駆動手段を制御することに限らない。例えば、回転速度が低速の範囲では、回転速度の増加に伴って前記距離の増大分が一定の範囲があってもよい。また、第2の実施形態のように、ロータコア15の基準位置においてロータコア15の第2端部がステータ18の第2端部から突出する構成の場合、突出する部分の一部を径が一定の形状のロータコア15を使用するとともに、永久磁石16もその表面形状に合わせた形状にしてもよい。この場合は、ロータ12をロータ12の軸方向に移動させる際、移動開始後、しばらくは、ステータ18の第2端部の部分におけるステータ18の内周面と永久磁石16の外周面との距離が一定になる。   When the control device 26 moves the rotor 12 relative to the stator 18 along the axial direction of the rotor 12, the outer peripheral surface of the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator are always accompanied by an increase in the rotational speed of the rotor. It is not limited to controlling the drive means so that the increase in the distance to For example, in a range where the rotational speed is low, there may be a range where the increase in the distance is constant as the rotational speed increases. Further, as in the second embodiment, when the second end portion of the rotor core 15 protrudes from the second end portion of the stator 18 at the reference position of the rotor core 15, a part of the protruding portion has a constant diameter. While using the rotor core 15 having a shape, the permanent magnet 16 may be shaped to match the surface shape. In this case, when moving the rotor 12 in the axial direction of the rotor 12, the distance between the inner peripheral surface of the stator 18 and the outer peripheral surface of the permanent magnet 16 at the second end portion of the stator 18 for a while after the movement starts. Becomes constant.

○ 永久磁石16は、隣接する永久磁石16との間に隙間を設けずに、互いに接した状態でロータコア15の表面に貼り付けられてもよい。
○ ステータ18は、環状で内側がほぼ円形であればよく、外形は円形である必要はなく、ハウジング11断面形状に合わせて、外形を四角形などの多角形形状としてもよい。
The permanent magnet 16 may be affixed to the surface of the rotor core 15 in contact with each other without providing a gap between the permanent magnets 16 adjacent to each other.
The stator 18 has only to be circular and the inside is almost circular, and the outer shape does not have to be circular. The outer shape may be a polygonal shape such as a quadrangle in accordance with the cross-sectional shape of the housing 11.

○ 電動機10に限らず発電機に適用してもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の発明において、前記ロータコアの軸方向の長さは前記ステータの軸方向の長さより長く形成され、前記ロータコアが基準位置に配置された状態において、前記ロータコアの第2端部が前記ステータの第2端部から突出する状態に配置されるとともに、前記ロータコアが基準位置から最も移動された状態においても、前記ステータの内周面が前記ロータコアの外周面と対応するように形成されている。
O You may apply not only to the electric motor 10 but to a generator.
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.
(1) In the invention according to any one of claims 1 to 7, the axial length of the rotor core is formed longer than the axial length of the stator, and the rotor core is disposed at a reference position. In the state where the second end portion of the rotor core protrudes from the second end portion of the stator, the inner peripheral surface of the stator is also in a state where the rotor core is moved most from the reference position. It is formed so as to correspond to the outer peripheral surface of the rotor core.

(2)請求項1〜請求項7及び前記技術的思想(1)のいずれか一項に記載の発明において、前記ロータコアが基準位置に配置された状態において、前記ロータコアの表面と前記ステータの内面との距離は、前記第2端部側の距離が第1端部側の距離より小さくなるように前記ロータ及び前記ステータが形成されている。   (2) In the invention according to any one of claims 1 to 7 and the technical idea (1), a surface of the rotor core and an inner surface of the stator in a state where the rotor core is disposed at a reference position. The rotor and the stator are formed such that the distance on the second end side is smaller than the distance on the first end side.

(a)は第1の実施形態における電動機の構成図、(b)はステータ及びロータの関係を示す模式図。(A) is a block diagram of the electric motor in 1st Embodiment, (b) is a schematic diagram which shows the relationship between a stator and a rotor. (a)はロータコアが基準位置に存在する状態におけるステータとの位置関係を示す模式断面図、(b)はロータコアが移動した場合の位置関係を示す模式断面図。(A) is a schematic cross section which shows the positional relationship with a stator in the state in which a rotor core exists in a reference position, (b) is a schematic cross section which shows the positional relationship when a rotor core moves. (a)は保護部材の小径側と大径側の伸びを示す模式図、(b)はステータの移動量と回転速度との関係を示すグラフ。(A) is a schematic diagram which shows elongation of the small diameter side and large diameter side of a protection member, (b) is a graph which shows the relationship between the moving amount | distance of a stator, and rotational speed. (a),(b)は第2の実施形態における図2(a),(b)に対応する模式断面図。(A), (b) is a schematic cross section corresponding to FIG. 2 (a), (b) in 2nd Embodiment. (a),(b)は第3の実施形態における図2(a),(b)に対応する模式断面図。(A), (b) is a schematic cross section corresponding to Drawing 2 (a) and (b) in a 3rd embodiment. (a)〜(d)は従来技術における磁石への単繊維の巻き付け状態を示す模式斜視図。(A)-(d) is a model perspective view which shows the winding state of the single fiber around the magnet in a prior art. 別の従来技術の回転界磁形交流発電機の断面図。Sectional drawing of another prior art rotating field type AC generator.

符号の説明Explanation of symbols

10…電動機、12…ロータ、15…ロータコア、16…永久磁石、17…保護部材、18…ステータ、21…駆動手段、26…制御手段としての制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric motor, 12 ... Rotor, 15 ... Rotor core, 16 ... Permanent magnet, 17 ... Protection member, 18 ... Stator, 21 ... Drive means, 26 ... Control apparatus as control means.

Claims (7)

ロータコア及び前記ロータコアの外周面に配置されるとともに第1端部の外周部が第2端部の外周部よりも前記ロータコアに関する径方向外側に位置した永久磁石を覆うように設けられた磁石飛散防止用の保護部材を有するロータと、
前記ロータの外側に配置され、前記永久磁石の第1端部側の内径が前記永久磁石の第2端部側の内径より大きく形成されたステータと、
前記ロータが前記ロータの軸方向に沿って前記ステータに対して相対移動するように前記ロータ及び前記ステータの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により前記ロータと前記ステータを相対移動させる際に、少なくとも一部の回転数の範囲では前記ロータの回転速度が大きい程、回転数上昇分に対する前記永久磁石の外周面と、前記ステータの内周面との距離の増大分が大きくなるように前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする表面磁石形回転電機。
Magnet scattering prevention provided on the outer surface of the rotor core and the rotor core so that the outer peripheral portion of the first end portion covers a permanent magnet positioned radially outward with respect to the rotor core from the outer peripheral portion of the second end portion. A rotor having a protective member for,
A stator that is disposed outside the rotor and has an inner diameter on the first end side of the permanent magnet that is larger than an inner diameter on the second end side of the permanent magnet;
Drive means for driving at least one of the rotor and the stator so that the rotor moves relative to the stator along the axial direction of the rotor;
When the rotor and the stator are moved relative to each other by the driving means, the outer peripheral surface of the permanent magnet with respect to the increase in the number of rotations as the rotation speed of the rotor increases at least in a part of the number of rotations, A surface magnet type rotary electric machine comprising: control means for controlling the driving means so that an increase in distance from an inner peripheral surface is increased.
前記永久磁石は、前記ロータの中心軸を含む平面と前記永久磁石の外周面との交線が直線となる形状に形成されている請求項1に記載の表面磁石形回転電機。   2. The surface magnet type rotating electrical machine according to claim 1, wherein the permanent magnet is formed in a shape in which a line of intersection between a plane including a central axis of the rotor and an outer peripheral surface of the permanent magnet is a straight line. 前記永久磁石は、前記ロータの中心軸を含む平面と前記永久磁石の外周面との交線が内側に凸の曲線となる形状に形成されている請求項1に記載の表面磁石形回転電機。   2. The surface magnet type rotating electric machine according to claim 1, wherein the permanent magnet is formed in a shape in which an intersecting line between a plane including a central axis of the rotor and an outer peripheral surface of the permanent magnet forms an inwardly convex curve. 前記制御手段は、前記ロータと前記ステータが相対移動する際に、前記ロータの回転速度が大きい程、回転数上昇分に対する前記永久磁石の外周面と、前記ステータの内周面との距離の増大分が大きくなるように前記駆動手段を制御する請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の表面磁石形回転電機。   When the rotor and the stator move relative to each other, the control means increases the distance between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator as the rotational speed of the rotor increases. The surface magnet-type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the driving unit is controlled so as to increase a minute amount. 前記制御手段は、前記ロータと前記ステータが相対移動する際に、前記ロータの相対移動量がロータの回転速度の2乗に比例するように前記駆動手段を制御する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の表面磁石形回転電機。   The said control means controls the said drive means so that the relative movement amount of the said rotor may be proportional to the square of the rotational speed of a rotor, when the said rotor and the said stator move relatively. The surface magnet type rotary electric machine according to any one of the above. 表面磁石形回転電機は電動機であり、前記駆動手段が前記ロータを軸方向に相対移動させる予め設定された回転速度は、前記ロータの移動を行わない場合に弱め界磁が必要になる回転速度である請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の表面磁石形回転電機。   The surface magnet type rotating electrical machine is an electric motor, and the preset rotational speed at which the driving means relatively moves the rotor in the axial direction is a rotational speed at which field weakening is required when the rotor is not moved. The surface magnet type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5. 前記駆動手段は、前記ロータを軸方向に移動させることにより前記ロータを前記ステータに対して相対移動させる請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の表面磁石形回転電機。   The surface magnet type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the driving means moves the rotor relative to the stator by moving the rotor in an axial direction.
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